CC BY
6
ОСНОВНЫЕ ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ
Старший научный сотрудник И. К. Пономарева Иэ Ленинградского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института
В настоящее время лучистое отопление начинает находить все большее применение в нашей стране. В ряде городов СССР эксплуатируются здания различного назначения с лучистым отоплением. В Москве и Ленинграде приступлено к массовому сооружению жилых домов с бетонными нагревательными приборами, представляющими собой своеобразную разновидность лучистого отопления. Между тем до сих пор проведено еще мало работ по гигиенической оценке этого вида отопления и обоснованию оптимальных норм микроклимата для помещений, обогреваемых лучистым отоплением. Не решен также еще окончательно вопрос, какие строительные конструкции — потолок, стены или пол — наиболее рационально в гигиеническом отношении использовать в качестве отопительных панелей.
В задачи настоящих исследований входило: 1) дать сравнительную гигиеническую характеристику системам лучистого и батарейного отопления; 2) установить, какая из систем лучистого отопления — потолочная или стенная — является более приемлемой в гигиеническом отношении; 3) определить оптимальные условия внешней среды в помещениях, обогреваемых лучистым отоплением.
Наблюдения проводились в экспериментальном кабинете, специально оборудованном потолочной и стенной системами лучистого отопления и снабженном автономно работающими батареями центрального водяного отопления (в этом кабинете под штукатуркой слоем в 5 см были заложены регистры водяного отопления). При помощи особого щита управления можно было создать любые режимы действия потолочного или стенного лучистого отопления.
Всего было поставлено 127 наблюдений продолжительностью от 3 до 6 часов каждое. Изучались: а) условия внешней среды (температура, влажность и скорость движения воздуха, поверхностная температура ограждений и предметов обстановки) и б) физиологические реакции людей (температура тела, потоотделение, артериальное давление, частота пульса и дыхания, газообмен, поверхностная температура и интенсивность лучистого теплообмена открытых частей тела и одежды с ограждениями с одновременной регистрацией теплового ощущения наблюдаемых). Наблюдения велись над 5 практически здоровыми людьми, которые во время всех исследований были одеты одинаково.
В проведенных наблюдениях радиационная температура (средневзвешенная температура ограждений) устанавливалась в пределах от 15 до 22°. При этом температура воздуха была от 14° до 23°, относительная влажность — от 30 до 50% и скорость движения воздуха — от 0,06 до 0,1 м/сек; температура потолочных панелей не превышала 32—38°, поверхностная температура стенных панелей — 31—32°. В экспериментальном кабинете на организм человека действовали факторы весьма малой интенсивности, вследствие чего нам не удалось установить заметных отклонений от нормы таких показателей, как температура тела, артериальное давление, частота пульса и дыхания. Поэтому для оценки изучаемых видов отопления в качестве физиологических тестов были использованы величины теплопотерь, газообмен, лучистый теплообмен наблюдаемых с поверхностями ограждений экспериментального кабинета (величины теплового излучения одетого человека, направленного на окружающие его поверхности ограждений), а также тепловые ощущения наблюдаемых.
Ю
Сравнение экспериментальных данных, полученных при действии лучистого и батарейного отоплений, выявило следующее.
Во всех наблюдениях, поставленных при действии лучистого отопления (стенного или потолочного), радиационная температура была выше, чем температура воздуха. Во время действия же батарейного отопления температура воздуха, наоборот, превышала радиационную температуру. Перепады между радиационной и конвекционной температурами были невелики и в большинстве случаев не превышали 1—3°.
При лучистом отоплении наблюдается более равномерная температура воздуха, ограждений и предметов обстановки, чем при батарейном. При лучистом отоплении разница между температурами пола, потолка и необо-греваемых стен (стенная система) или между температурами пола и стен (потолочная система) обычно не превышала 1°, несколько отставала температура наружной стены, но и здесь температурный перепад был не более 2°. При батарейном же отоплении между температурами потолка и пола отмечалась более существенная разница, доходившая до 2,5—3°; разница между температурами потолка и наружной стены доходила до 3—5° и более; мебель, находившаяся в экспериментальном кабинете, при действии лучистого отопления, как правило, приобретала средневзвешенную температуру ограждений (радиационную температуру); при батарейном же отоплении поверхностная температура предметов обстановки приближалась к температуре воздуха, причем разница между температурами предметов, расположенных в различных местах помещения, достигала 2—2,5°.
Меньшая интенсивность конвекционных токов воздуха, создаваемая лучистым отоплением, хорошо согласуется с отмеченной в наблюдениях более равномерной температурой воздуха и ограждений, так как от величины температурных перепадов в различных точках помещения зависит з основном большая или меньшая подвижность комнатного воздуха.
При одних и тех же температурах воздуха величины теплового излучения открытыми поверхностями кожи, одеждой и всей поверхностью одетого человека (лучистый теплообмен с поверхностями ограждений) во время действия лучистого отопления значительно меньше, чем при батарейном отоплении.
Как показано на рис. 1, лучистый теплообмен одетого человека с поверхностями ограждений в наблюдениях с лучистым отоплением представляет собой меньшую величину, чем при батарейном. Например, при температуре воздуха, равной 18°, лучистый теплообмен одетого человека с поверхностями ограждений составлял во время действия батарейного отопления 0,0587 кал/см2 мин, а при лучистом — 0,0462 кал/см2 мин. В результате уменьшения теплопотерь излучением при лучистом отоплении снижались величины общих потерь тепла организмом. Например, при температуре воздуха в 21° общие теплопотери в опытах с лучистым отоплением были в среднем равны 76,4 ккал/час, во время же действия батарейного отопления они достигали 90,5 ккал/час.
0.07
а
№ 19° го° гг гг° Температура Яаздрха
---/таете атоллете
-- батарейное ашпленае
Рис. 1. Лучистый теплообмен одетого человека с ограждениями при действии лучистого и батарейного отопления.
В соответствии с уменьшением теплопотерь комфортные тепловые ощущения во время действия лучистого отопления наблюдались при более низких температурах воздуха, чем во время действия батарейного отопления, например при одной и той же температуре воздуха (18°) наблюдаемые почти всегда регистрировали свои тепловые ощущения в наблюдениях с батарейным отоплением как «прохладно», а при лучистом — как «приятно» или «тепло». Ощущение «приятно» во время действия лучистого отопления наблюдаемые обычно испытывали при температуре воздуха, в среднем равной 17,2—17,4°, а в наблюдениях с батарейным отоплением — при температуре 19,3—19°.
Стенное отопление
-Лотолон
--Пол
---Необогребаемые стены
.....Обогреваемые стены .-•*
Среднебз9ешеннал температура ограждении, (радиационная)
Рис. 2. Температура обогреваемых и необогреваемых ограждений при действии потолочной и стенной систем лучистого отопления.
Газообмен наблюдаемых в состоянии покоя при действии лучистого и батарейного отоплений сохранялся примерно на одном уровне. В наблюдениях же со стандартной нагрузкой (30-кратный подъем на скамейку высотой 20 см с частотой ритма 60 в минуту) количество потребленного кислорода и величина обмена при батарейном отоплении были несколько выше, чем при действии лучистого отопления.
Возможность сохранения нормальных тепловых ощущений при более низкой температуре воздуха с гигиенической точки зрения является весьма ценной. Помещения с лучистым отоплением можно в холодное время года аэрировать « проветривать без опасения охлаждения в гораздо больших размерах, чем при действии конвекционного отопления, что обеспечивает более благоприятные условия воздушной среды в жилище в зимнее время. Кроме общего благоприятного действия на человека свежего воздуха, аэрация помещений способствует значительному количественному уменьшению воздушной микрофлоры. Более слабые конвекционные токи воздуха при лучистом отоплении, несомненно, способствуют более быстрому оседанию комнатной пыли, а соответственно этому и снижению концентрации воздушной микрофлоры в зоне дыхания человека. Приведенные данные достаточно убедительно свидетельствуют, что лучистая система отопления помещений по сравнению с конвекционными системами является в гигиеническом отношении более совершенной.
При сравнительном изучении влияния потолочной и стенной систем лучистого отопления на микроклимат помещения и физиологические реакции людей было установлено следующее.
Температура пола в условиях обогрева помещения потолочным отоплением выше, а стенным ниже, чем температура необогреваемых стен. Однако температура пола во время действия стенного отопления лишь незначительно отстает от температуры пола при действии потолочной системы лучистого отопления. Например, при радиационной температуре, равной 20°, и при температуре необогреваемых стен, в среднем равной 18,3°, температура пола при потолочном отоплении была равна 18,6°, а при стенном — 18°. Как показано на рис. 2, стенное отопление создает более равномерную температуру необогреваемых поверхностей ограждений. Из рис. 2 видно также, что разница между температурами обогреваемых и необогреваемых поверхностей при этом виде отопления также выражена в меньшей степени.
Скорость движения воздуха при стенном отоплении несколько больше (в среднем на 0,01 м/сек), чем при потолочном отоплении, что объясняется отсутствием во время действия потолочного отопления восходящих конвекционных токов воздуха.
Лучистый теплообмен с ограждениями и поверхностная температура кожи лба, шеи, рук и одежды при одной и той же радиационной температуре во время действия стенного отопления незначительно выше, чем во время действия потолочного отопления. Это обстоятельство зависит, по-видимому, от более эффективного облучения открытых поверхностей кожи и одежды стенными панелями, при нагреве которых на тело человека падают преимущественно прямые лучи.
В отличие от открытых поверхностей тела температура головы в области темени при действии потолочного отопления держится на более высоком уровне, чем при действии стенной системы. Это особенно заметно в условиях более высоких радиационных температур (19—22°), когда разница достигает 2° и более. Согласно словесным отчетам всех наблюдаемых, во время действия потолочного отопления возникает неприятное чувство несколько избыточного нагрева верхней части головы, что, по-видимому, является следствием того, что теменная часть головы при этом не излучает, как обычно, тепла, а поглощает его.
Исследования газообмена в покое и при нагрузке не выявили существенных различий в действии стенного и потолочного отоплений. Точно так же величины теплопотерь излучением, конвекцией и испарением при сравниваемых видах лучистого отопления являются практически одинаковыми.
Однако отмеченные нашими опытами недостатки потолочной системы лучистого отопления дают нам основания считать, что для лучистого отопления жилых помещений является более рациональной в гигиеническом отношении стенная система.
Проведенные нами исследования позволили также установить наиболее благоприятные для организма метеорологические условия помещений, обогреваемых лучистым теплом. В наших наблюдениях, как и в обычных для жилых квартир условиях, влажность и скорость движения воздуха колебались в сравнительно узких пределах: относительная влажность— от 30 до 50% и движение воздуха — от 0,06 до 0,1 м/сек. Такие небольшие изменения в показателях влажности и движении воздуха не могли заметным образом влиять на теплообмен наблюдаемых. Поэтому при анализе их теплового состояния мы сочли возможным учитывать только конвекционную и радиационную температуры помещения.
Для того чтобы установить комфортные для человека сочетания конвекционных и радиационных температур, нами первоначально были сопоставлены теплопотери и тепловые ощущения наблюдаемых с различными температурами воздуха и ограждений. При разработке материала оказалось, что когда функционировали потолочные и стенные системы лучистого отопления, тепловые ощущения «приятно» отмечались почти в одинаковых комбинациях радиационной и конвекционной температур: при темпера-
туре воздуха, в среднем равной 17,6° во время действия потолочной и 17,4° при стенной системе лучистого отопления. Точно так же при этих системах отопления и другие тепловые ощущения («холодно», «прохладно», «очень тепло» и «жарко») отмечались приблизительно при сходных температурах. Несколько другую картину представляют собой ощущения наблюдаемых при батарейном отоплении. Можно отчетливо проследить, что здесь однородное ощущение наблюдается при более повышенной температуре воздуха. Ощущение «приятно», например, наблюдалось при температуре воздуха, в среднем равной 19,3°.
Рис. 3. Номограмма радиационно-конвекционных температур (для жилых помещений).
При дальнейшей разработке материала было установлено, что аналогично теплопотерям и тепловой баланс наблюдаемых находился в известном соответствии с их тепловыми ощущениями: при ощущении «приятно» теплопродукция наблюдаемых и их теплопотери существенно не отличались между собой; при ощущении «холодно» намечалась тенденция к превышению теплопотерь над теплопродукцией и, наконец, при ощущении «жарко» наблюдалось некоторое преобладание теплопродукции над теплоотдачей.
На основании изложенного мы сочли возможным в качестве опыта предложить номограмму для расчета радиационно-конвекционных температур, при которых зарегистрировано нами нормальное тепловое состояние человека в жилом помещении.
Как видно из рис. 3, номограмма представляет собой сетку, по оси абсцисс которой отложены температуры ограждений (радиационные температуры), а по оси ординат — температуры воздуха (конвекционные температуры). Пунктиром обозначены верхние и нижние границы сочетаний конвекционных и радиационных температур, при которых мы наблюдали нормальное тепловое состояние человека в экспериментальном кабинете. Сплошная линия характеризует зарегистрированные оптимальные сочетания температур воздуха и ограждений.
По номограмме можно определять нужную радиационную температуру при заданной температуре воздуха или температуру воздуха при заданной температуре ограждений. Например, при температуре воздуха в 18° средневзвешенная температура ограждений может колебаться в пределах 17,5—20,1°, причем наиболее благоприятной температурой ограждений будет 18,6°; при радиационной же температуре, равной 18°, температура воздуха должна находиться в пределах 16,7—20,4°, при этом оптимальной температурой воздуха будет 19,2°.
Некоторым недостатком номограммы является то, что она действительна только в относительно узких пределах влажности и скорости движения воздуха (относительной влажности от 30 до 50% и скорости движения воздуха до 0,1 м/сек).
ЛИТЕРАТУРА
Тихомиров К. В. Гиг. и сан., 1954, № 4, стр. 41—42. — Туликова Л. Ф В кн.: Информационно-методические материалы Центр, науч.-иссл. сан. ин-та им. Эрисмана. М., 1951. —Она же. Там же. М., 1952. — Ш а ф и р А. И. Аэрогенные инфекционные заболевания и способы их предупреждения, в. 1, Л. 1951.—Connor U. A. Heating, piping, 1951, v. 23, N 11, p. 95. — F г е n g е г G. a. D е у D. W. Heating, piping, 1951, v. 23, p. 95.—Jones E. A. Heating, piping, 1940, v. 12. p. 657. —-Leroy. Heating, piping, 1951, v. 23, N 11, p. 93.
Поступила 24/VIII 1956 r.
THE MAIN HYGIENIC PARAMENTERS OF THE RADIATE HEATING SYSTEM
N. K. Ponomareva, senior scintific collaborator
The investigations have been carried out in experimental chambers equiped with the ceiling and wall type of radiate heating panels and radiators of the central water heating system. It has been established that the rad ate heating panels have many hygienic advantages over the radiators. Of the various types of radiate panels the most advantageous is the wall type panels. The comparative hygienic evaluation of different systems has been based on the examination of air condition (temperature, humidity, air movement and the surface temperature of walls and furniture) and physiological investigations (skin temperature, perspiration, gas exchange, intensity of radiating heat elimination from the exposed parts of body, etc.). The author has attempted to determine the optimal condition of environment in a closed room and proposed a homogram for the radiation and convection temperatures.
■йг ir
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ХИМИЧЕСКОГО КОМБИНАТА НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Научный сотрудник Н. Я. Янышева
Из Научно-исследовательского института санитарии и гигиены имени Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР
В настоящей статье сообщаются результаты исследования влияния промышленных выбросов на здоровье населения крупного промышленного центра, атмосферный воздух которого загрязняется одновременно от нескольких производственных объектов.
Промышленный центр состоит из жилого района, условно названного Южным, и расположенного в 12 км от него промышленного района, условно названного Северным. В Северном, где размещены электростанция, химический комбинат и фенольный завод, осуществлено большое жилищное строительство с нарушением требуемых санитарных разрывов от промышленных предприятий вопреки первоначальной планировочной идее концентрации всего жилья в Южном.
